化工過程與開發(fā) 化工過程開發(fā)的實驗室工作PPT學習教案

1、會計學1化工過程與開發(fā)化工過程與開發(fā) 化工過程開發(fā)的實驗室化工過程開發(fā)的實驗室工作工作2022-4-282選題選題市場需求調研市場需求調研所需資料所需資料立項立項來源來源3種原則原則4點定性定性定量定量專門專門外圍外圍一元線性一元線性回歸回歸第1頁/共68頁2022-4-283第2頁/共68頁2022-4-284預實驗預實驗系統(tǒng)實驗系統(tǒng)實驗實驗的進實驗的進展和目的展和目的的不同的不同實驗試驗？實驗試驗？第3頁/共68頁2022-4-285第4頁/共68頁2022-4-286化學反應化學反應的特征？的特征？影響反影響反應速率應速率的因素的因素？如催化反應如催化反應的控制步驟的控制步驟等等目的：目

2、標明確、簡化實驗目的：目標明確、簡化實驗第5頁/共68頁2022-4-287第6頁/共68頁2022-4-288如考察反應的轉化率和收率的高低，如考察反應的轉化率和收率的高低，考察溫度或濃度對過程影響的敏感程考察溫度或濃度對過程影響的敏感程度，以及考察傳熱方式或傳質條件改度，以及考察傳熱方式或傳質條件改變對過程的影響等。變對過程的影響等。目的：獲得感性認識，要求研究者善于思考、分析問題。目的：獲得感性認識，要求研究者善于思考、分析問題。第7頁/共68頁2022-4-289直接直接工程工程非常規(guī)非常規(guī)第8頁/共68頁2022-4-2810v采取一些簡易設備和簡便方法來進行，采取一些簡易設備和簡便

3、方法來進行，要求研究者要善于運用工程因素等效性的概念要求研究者要善于運用工程因素等效性的概念來合理簡化試驗過程來合理簡化試驗過程。 第9頁/共68頁2022-4-2811預試驗預試驗-概念設計；概念設計；系統(tǒng)試驗系統(tǒng)試驗-基礎設計。基礎設計。第10頁/共68頁2022-4-2812第11頁/共68頁2022-4-2813新產品？新技術新產品？新技術對老工藝改造？對老工藝改造？認真操作、觀察認真操作、觀察現象、測數據、現象、測數據、記錄記錄成果、不足成果、不足第12頁/共68頁2022-4-2814第13頁/共68頁2022-4-2815第14頁/共68頁2022-4-2816名稱測溫范圍優(yōu)點缺

4、點玻璃液柱溫度計酒精-8030水銀-10300直觀，結構簡單，穩(wěn)定性好，價格低廉易碎、溫度范圍有限，安裝位置要求準確，熱響應慢雙金屬溫度計低溫型-8080高溫型0500直觀，堅固耐用，無汞危險性，價格低廉僅用于現場測量，需要一定浸入長度，表盤所限精度差，熱響應慢熱電偶低溫-20040高溫01700測溫范圍寬，響應快安裝靈活需顯示儀表測溫元件特點第15頁/共68頁2022-4-2817第16頁/共68頁2022-4-2818第17頁/共68頁2022-4-2819第18頁/共68頁2022-4-2820第19頁/共68頁2022-4-2821第20頁/共68頁2022-4-2822第21頁/共6

5、8頁2022-4-2823第22頁/共68頁2022-4-2824高溫處理高溫處理第23頁/共68頁2022-4-2825第24頁/共68頁2022-4-2826第25頁/共68頁2022-4-2827第26頁/共68頁2022-4-2828第27頁/共68頁2022-4-2829第28頁/共68頁2022-4-2830微反活性測試裝置微反活性測試裝置 第29頁/共68頁2022-4-2831第30頁/共68頁2022-4-2832第31頁/共68頁2022-4-2833第32頁/共68頁2022-4-2834動力學實驗內容：主要是測取不同溫度和反應動力學實驗內容：主要是測取不同溫度和反應物濃

6、度條件下的反應速率，由此確定反應活化物濃度條件下的反應速率，由此確定反應活化能、反應級數和頻率因子等動力學參數。能、反應級數和頻率因子等動力學參數。測試方法：可以在間歇操作的反應器內進行，測試方法：可以在間歇操作的反應器內進行，也可以在連續(xù)操作的反應器內進行。也可以在連續(xù)操作的反應器內進行。不論哪種方法，都不能直接測出反應速率；不論哪種方法，都不能直接測出反應速率；而必須通過測試數據計算方能求得。而必須通過測試數據計算方能求得。第33頁/共68頁2022-4-28351. 間歇反應器間歇反應器2. 連續(xù)反應器連續(xù)反應器 3. 脈沖式反應器脈沖式反應器第34頁/共68頁2022-4-2836反應

7、速率隨時間而相應下降反應速率隨時間而相應下降溫度、濃度均勻溫度、濃度均勻第35頁/共68頁2022-4-2837時間與濃度的時間與濃度的關系（關系（tC）液相反應系統(tǒng)液相反應系統(tǒng)慢反應慢反應第36頁/共68頁2022-4-2838試驗方法簡便，測試所消耗的試驗方法簡便，測試所消耗的物料量很少。物料量很少。數據處理較為繁瑣，且準確程數據處理較為繁瑣，且準確程度較差。度較差。圖解微分圖解微分積分積分How？第37頁/共68頁2022-4-2839積分積分微分微分無梯度無梯度第38頁/共68頁2022-4-2840催化劑床層高度大于催化劑床層高度大于反應器內徑反應器內徑2倍以上。倍以上。催化劑裝填量

8、大，反應轉催化劑裝填量大，反應轉化率較大；一般化率較大；一般x25%連續(xù)多相催化連續(xù)多相催化快反應快反應床層各個床層各個截面上，截面上，反應物的反應物的濃度不同濃度不同，出口測，出口測定的反應定的反應的轉化率的轉化率反應的積反應的積分結果。分結果。第39頁/共68頁2022-4-2841第40頁/共68頁2022-4-2842第41頁/共68頁2022-4-2843設備結構簡單，對分析儀器設備結構簡單，對分析儀器要求不高要求不高,試驗與工業(yè)生產過試驗與工業(yè)生產過程相近程相近不易恒溫，存在溫度梯度。不易恒溫，存在溫度梯度。數據處理有一定難度，誤差數據處理有一定難度，誤差較大較大第42頁/共68頁

9、2022-4-2844第43頁/共68頁2022-4-2845催化劑的填充量少（常在催化劑的填充量少（常在1g以下）以下）高空速進料，控制很低的反應轉化率。高空速進料，控制很低的反應轉化率。第44頁/共68頁2022-4-2846進出口轉化率進出口轉化率第45頁/共68頁2022-4-2847能直接給出反應速率，數據處理簡單；催能直接給出反應速率，數據處理簡單；催化劑床層容易維持等溫化劑床層容易維持等溫分析的精度要求高，分析的精度要求高，配料配料困難。如果困難。如果催化劑床層內出現溝流，則對反應過催化劑床層內出現溝流，則對反應過程的影響很大。程的影響很大。怎樣配怎樣配料？料？第46頁/共68頁

10、2022-4-2848第47頁/共68頁2022-4-2849理想混合反應器理想混合反應器特點？特點？能直接測出反應速率；無配能直接測出反應速率；無配料的困難；無需控制很小的料的困難；無需控制很小的進、出口轉化率之差，測試進、出口轉化率之差，測試手段也容易解決手段也容易解決。第48頁/共68頁2022-4-2850進出口轉化率進出口轉化率第49頁/共68頁2022-4-2851第50頁/共68頁2022-4-2852第51頁/共68頁2022-4-2853第52頁/共68頁2022-4-2854第53頁/共68頁2022-4-2855動力學實驗與催化劑評價實驗在設備、裝置和動力學實驗與催化劑評

11、價實驗在設備、裝置和流程一般是基本相同的，但做評價實驗時，改流程一般是基本相同的，但做評價實驗時，改變催化劑而不改變條件，做動力學實驗則不改變催化劑而不改變條件，做動力學實驗則不改變催化劑變催化劑第54頁/共68頁2022-4-2856只有在排除了內外擴散因素影響的前提只有在排除了內外擴散因素影響的前提下，才能評價催化劑的本征活性和研究下，才能評價催化劑的本征活性和研究催化劑的本征動力學。催化劑的本征動力學。機理、機理、數模數模宏觀宏觀工業(yè)生產實際工業(yè)生產實際第55頁/共68頁2022-4-2857第56頁/共68頁2022-4-2858意義：定性研意義：定性研究反應過程、究反應過程、定量計算

12、、各定量計算、各種評價種評價分析純、色譜純分析純、色譜純合成、表征合成、表征精餾、結晶、色譜（閃精餾、結晶、色譜（閃柱色譜和薄層色譜）柱色譜和薄層色譜）第57頁/共68頁2022-4-2859v是具體產品應達到的規(guī)格指是具體產品應達到的規(guī)格指標，而這種規(guī)格指標又是按標，而這種規(guī)格指標又是按一定分析方法制定的。一定分析方法制定的。產品的標準由開發(fā)單位提產品的標準由開發(fā)單位提出，完善認定后形成企業(yè)出，完善認定后形成企業(yè)、部門、國家標準。、部門、國家標準。已有產品可收集權威標準已有產品可收集權威標準如美國如美國ASTM、德國、德國DIN第58頁/共68頁2022-4-2860首先要準確，還要快速、首先要準確，還要快速、簡單、實用（氣譜、液譜簡單、實用（氣譜、液譜、紫外）。、紫外）。包括產品、中包括產品、中間體間體第59頁/共68頁2022-4-2861對認識過程規(guī)律、設備選型，能對認識過程規(guī)律、設備選型，能提出最直接的依據。提出最直接的依據。反應過程與反應過程與分離新技術分離新技術第60頁/共68頁2022-4-2862可以實現可以實現C4中正中正丁烯與異丁烯的丁烯與異丁烯的分離分離第61頁/共68頁2022-4-2863反應、精餾分別進行反應、精餾分別進行第62頁/共68頁2022-4-2864第63頁/共68頁2022-4-2865第64頁/共